PEMEX-REFINACIÓN PROCEDIMIENTO PARA No. de documento: GERENCIA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL CÁLCUL
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PEMEX-REFINACIÓN
PROCEDIMIENTO PARA
No. de documento:
GERENCIA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL
CÁLCULO POR PRESIÓN
GPASI-IT-0002
INTERNA DEL ESPESOR MÍNIMO
DOCUMENTO NORMATIVO
REQUERIDO EN RECIPIENTES.
Hoja 1 de
FECHA: 16 de abril 1979
1.
Rev. 1 12
Objetivo. Facilitar los cálculos que son necesarios efectuar para comprobar que los espesores de los recipientes se encuentran dentro de los márgenes de seguridad.
2.
Alcance. Estos cálculos serán obligatorios en el caso de recipientes que cambien de servicio o condiciones de operación, así como los recipientes nuevos.
3.
Modo de usar los formatos. 3.1.
El procedimiento incluye 3 formatos: A. Cálculo de casquetes de recipientes cilíndricos SGIS-1-71 B. Cálculo de envolventes de recipientes cilíndricos SGIS-1-72 C. Cálculo de recipientes esféricos SGIS-1-73.
3.2.
Los cálculos por estabilidad se harán según el procedimiento GPEI-IT-3003 en los siguientes casos:
3.3.
3.2.1.
Recipientes cilíndricos verticales sujetos a carga de viento (torres).
3.2.2.
Recipientes cilíndricos verticales sujetos a carga por sismo (torres)
Los recipientes esféricos se calcularán por sismo. Este cálculo no está incluido en el procedimiento.
3.4.
Los recipientes horizontales largos se calcularán por pandeo. Este cálculo no está incluido en el procedimiento.
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3.5.
Rev. 1 Hoja 2 de
12
Se registrarán los datos correspondientes al centro de trabajo, planta, así como la clave y servicio del equipo.
3.6.
A continuación, se registrarán los datos correspondientes al recipiente usando los planos de diseño y verificando las condiciones de operación en el campo.
3.7.
Es importante registrar la fecha en que se hace el cálculo para fines estadísticos y de control.
3.8.
A continuación se aplicarán las fórmulas correspondientes de acuerdo con las instrucciones que aparecen en el instructivo de los formatos, utilizando el espacio en blanco para hacer los cálculos.
3.9.
Los datos se transformarán a sistema métrico antes de vaciarse a la forma. Los resultados se anotarán en sistema métrico. Estos cálculos se archivarán en la carpeta correspondiente al equipo de que se trate.
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REQUERIDO EN RECIPIENTES.
Rev. 1 Hoja 3
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RECIPIENTES CILINDRICOS A PRESION INTERNA CALCULO DE CASQUETES. INSTRUCTIVO (SGIS-1-71) 1.
Para casquetes elípticos el valor "k" depende de la relación "D/2h", donde "h" es la altura del casquete. El factor "k" se encuentra en la tabla UA-4.1 del Código ASME, sección VIII, Div. 1. Ver anexos.
2.
Para casquetes torisféricos el valor de "L" es el radio mayor y el valor de "M" depende de la relación "L/r" donde "r " es el radio menor del casquete. El valor del factor "M" se encuentra en la tabla UA-42 del código ASME, Sección VIII Div. 1. Ver anexos.
3.
Cuando el casquete sea de una sola pieza, la eficiencia de soldadura será de: 1.
4.
Cuando se desconozca la presión de diseño del recipiente se tomará como tal la presión de calibración de su válvula de seguridad. Si esto también se desconoce, a la presión usual de operación, se sumará la cantidad de 1.75kg/cm2. (25PSI) o se multiplicará por 1.2 y la que resulte mayor, será la presión de diseño. (Pag 209 "Safety", 2a. Edición).
5.
El esfuerzo máximo permisible se tomará de preferencia de las tablas del Código ASME, Sección VIII, Div. 1 Tabla UCS-23 (en el caso de aceros especiales se aplicarán los códigos del país correspondiente, incluyendo las fórmulas que pueden ser diferentes de las anotadas).
6.
El valor de la eficiencia de soldadura será el marcado en el mismo código ASME, sección VIII, Div. 1 (Tabla UW-12).
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7.
Rev. 1 Hoja 4
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El espesor mínimo actual será el obtenido directamente en la calibración más cercana a la fecha del cálculo.
8.
Se deberá tomar en cuenta el valor del márgen de corrosión en el criterio del cálculo. Dicho márgen de corrosión será de preferencia tomado de la velocidad real de desgaste en un tiempo de vida util determinado, o bien el marcado en el diseño.
SGIS-1-71
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REICIPIENTES CILINDRICOS A PRESION CALCULO DE CASQUETES
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Rev. 1 Hoja 6
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RECIPIENTES CILINDRICOS A PRESION INTERNA.-CALCULO DE LA ENVOLVENTE INSTRUCTIVO (SGIS-1-72) 1.
Cuando se desconozca la presión de diseño del recipiente se tomará como tal la presión de calibración de su válvula de seguridad. Si esto también se desconoce, a la presión usual de operación, se sumará la cantidad de 1.75 kg/cm2 (25 PSI) o se multiplicará por 1.2 y la que resulte mayor, será la presión de diseño. (Pag. 209 "Safety" 2a. edición).
2.
El esfuerzo máximo permisible se tomará de preferencia de las tablas del código ASME, Sección VIII, Div. 1 Tabla UCS-23. (En caso de aceros especiales se aplicarán los Códigos del país correspondiente, incluyendo las fórmulas que pueden ser diferentes de las anotadas).
3.
El valor de la eficiencia de soldadura será el marcado en el mismo código ASME, Sección VIII, Div. 1 (Tabla UW-12), ó cálculo aplicable.
4.
El espesor mínimo actual será el obtenido directamente de la calibración más cercana a la fecha del cálculo.
5.
Estas fórmulas son válidas cuando el espesor no sea mayor a 15 veces el radio o cuando la presión no exceda al valor: 0.385SE.
6.
Se deberá tomar en cuenta el valor del margen de corrosión en el criterio del cálculo. Dicho márgen de corrosión será de preferencia tomado de la velocidad real de desgaste en el tiempo de vida útil determinado o bien el marcado en el diseño.
SGIS-1-72
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REICIPIENTES CILINDRICOS A PRESION CALCULO DE LA ENVOLVENTE
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Rev. 1 Hoja 8
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CALCULO DE ESFERAS SUJETAS A PRESION INTERNA INSTRUCTIVO (SGIS-1-73) NOTAS: 1.
La fórmula (1) se usará para calcular el espesor requerido por diseño. La fórmula (2) se usará para verificar las condiciones en que se encuentra un recipiente. La altura "H" se tomará de arriba hacia abajo, y el punto considerado será a 12 pulgadas arriba de cada línea de soldadura horizontal. Para el casquete inferior "H" será igual al diámetro de la esfera.
2.
El valor del esfuerzo se tomará de la tabla UCS-23 del Código ASME, Sección VIII, Div. 1, a la temperatura usual de operación (En el caso de aceros especiales se aplicarán los códigos del país correspondiente, incluyendo las formulas, que pueden ser diferentes de las anotadas).
3.
Los espesores mínimos requeridos son variables en cada anillo de la esfera, debido a la columna de líquido, en estos cálculos se supone la esfera totalmente llena.
4.
En el anillo donde se apoyan las "patas" (normalmente el central) pueden tenerse espesores adicionales por sismo, siendo más gruesas aún las láminas donde directamente se solden dichas patas.
5.
El espesor mínimo actual será el obtenido directamente en la calibración más cercana a la fecha del cálculo. Setomará el mínimo únicamente después de eliminar las calibraciones "disparadas" y aquellas que representen zonas de corrosión localizada o con laminaciones.
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6.
Rev. 1 Hoja 9
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El valor de la eficiencia de soldadura será el marcado en el código ASME, Sección VIII, Div. 1 (tabla UW-12) u otro código aplicable.
7.
Estas fórmulas son válidas solamente cuando el espesor no exceda del valor 0.356 R ó cuando la presión no exceda de 0.665 SE.
8.
Se deberá tomar en cuenta el valor del márgen de corrosión en el criterio del cálculo. Dicho márgen de corrosión será de preferencia tomado de la velocidad real de desgaste en un tiempo de vida útil determinado, o bien el marcado en el diseño.
SGIS-1-73
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REICIPIENTES ESFÉRICOS A PRESION CALCULO DE LA ENVOLVENTE
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NOTA: VEASE CODIGO ASME, SECCION VIII-DIV. 1 PÁG. 304.
SECTION VIII - DIVISION 1 UA-4 FORMULAS FOR THE DESIGN OF FORMED HEADS UNDER INTERNAL PRESSURE
(a) The formulas of this paragraph provide for the design of formed heads of proportions other than those given in UG-32, in terms of inside and outside diameter. (b) The symbols defined below are used in the formulas of this paragraph (see Fig.UA-4): t= minimum required thickness of head after forming, in (mm) (exclusive of corrosion allowance, see UG-25) P= design pressure, psi (kPa) (see UG-21) (or maximum allowable working pressure for existing vessels, see UG-98) D= inside diameter of the head skirt: or inside length of the major axis of an ellipsoidal head; or inside diameter of a cone head at the point under consideration measured perpendicular to the longitudinal axis; in. (mm) (measurements to be taken before corrosion allowance is added) Do= outside diameter of the head skirt; or outside length of the major axis of an ellipsoidal head; or outside diameter of a cone head at the poin under consideration measured perpedicular to the longitudinal axis, in. (mm)
S= maximum allowable working stress, as given in Subsection C, psi (Mpa) except as limited by footnote 1 to UA-4 (c) and (d), UG-24, UG-32 (e), and UW-12. E= lowest efficiency of any joint in the head (for hemispherical heads this includes head-to-shell joint). For welded vessels, use the efficiency specified in UW-12. r= inside Knuckle radius, in. (mm) L= inside spherical or crown radius for torispherical and hemispherical heads, in (mm) L=K1D for ellipsoidal heads in which K1 is obtained from Table UG-37, in (mm) Lo= outside spherical or crown radius, in (mm) L/r= ratio of the inside crown radius to the inside Knuckle radius, used in Table UA-4.2 M= a factor in the formulas for torispherical heads depending on the head proportion, L/r h= one-half of the length of the minoraxis of the ellipsoidal head, or the inside depth of the ellipsoidal head measured from the tangent line (head-bend line), in. (mm).
FIG. UA-4 PRINCIPAL DIMENSIONS OF TYPICAL HEADS
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NOTA: VEASE CÓDIGO ASME, SECCIÓN VIII-DIV. 1 PÁG. 306. UA-4-UA-5
SECTION VIII - DIVISION 1 TABLE UA-4.1 VALUES OF FACTOR K (Use Nearest Value of D/2h, Interpolation Unnecessary)
D/2h
3.0
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
2.0
K
1.83
1.73
1.64
1.55
1.46
1.37
1.29
1.21
1.14
1.07
1.00
D/2h
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
K
0.93
0.87
0.87
0.76
0.71
0.66
0.61
0.57
0.53
0.50
TABLE UA-4.2 values of factor M (Use Nearest Value of L/r; Interpolation Unnecessary) L/r
1.0
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
M
1.00
1.03
1.06
1.08
1.10
1.13
1.15
1.17
1.18
1.20
1.22
L/r
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
M
1.25
1.28
1.31
1.34
1.36
1.39
1.41
1.44
1.46
1.48
L/r
9.5
10.00
M
1.52
1.54
10.5 1.56
11.0 1.58
11.5 1.60
12.0 1.62
13.0 1.65
14.0 1.69
15.0 1.72
16.0 1.75
9.0
16 2/3 1.77
1.50 1
12